PBJ |中国农科院蔬菜花卉研究所创制异源片段快速清除的甘蓝Ogura CMS育性恢复体系

       近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝青花菜课题组张扬勇研究员团队在Plant Biotechnology Journal上在线发表题为“A 15.8-Mb Alien Radish Chromosomal Fragment Inversion Drives Fertility Restoration and Telomere Loss of C09 in Brassica oleracea”的重要研究成果。该研究阐明了甘蓝Ogura细胞质雄性不育（Ogura CMS）育性恢复系既可以恢复Ogura CMS育性，又可以在后代中快速清除异源片段、使遗传背景快速回复到甘蓝的分子机制，为Ogura CMS优异种质资源的高效创新再利用提供了重要的理论支撑和技术途径。

       甘蓝细胞质雄性不育的广泛应用为杂交制种提供了一条简便易行的途径，其中Ogura CMS最为普遍。然而，雄性不育的后代无法继续育种创新，“巧妇难为无米之炊”成为了制约甘蓝品种创新的“拦路虎”，因此迫切需要创制育性恢复系。研究团队通过10余年的远缘杂交及多代回交，成功创制出甘蓝Ogura CMS育性恢复系。结合Oxford Nanopore超长读长测序、Illumina短读长校正及Hi-C染色质构象捕获技术，完成了BC₇代恢复系RFO7GH的染色体级别的基因组组装。研究发现在甘蓝育性恢复系中，一个15.8-Mb的萝卜基因组片段发生倒位，整合至甘蓝C09染色体长臂末端，替换了原C09染色体上28.2-Mb的甘蓝同源区段。育性恢复基因Rfo发挥作用后，整个异源萝卜片段在后代中传递率极低（~1%），且不跟别的染色体区段重组，使得绝大多数后代（~1%）不携带任何异源片段；携带异源萝卜片段的植株在外叶长、叶宽及经济产量等性状上显著低于不含有异源片段的单株，在育种过程中很容易通过表型直接淘汰。上述特点促使异源片段在完成育性恢复后快速彻底清除，达到既恢复Ogura CMS育性、又在后代中快速清除异源片段的双重效果。该育性恢复系统已在7个携带根肿病（CRa）、黑腐病（Xcc3）和枯萎病（Foc1）抗性基因、不同遗传背景的甘蓝材料中得到验证，把不可用资源变成了可用资源。

       该研究得到了国家自然科学基金项目（32172578），国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-23）及中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）项目的资助。中国农业科学院蔬菜花卉研究所张扬勇研究员和王勇副研究员为本论文的通讯作者。中国农业科学院博士生任文静、硕士生司劲超、硕士生冯一了、副研究员于海龙为本论文的共同第一作者。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.70396?campaign=wolearlyview